近年来,多孔材料已经被广泛地应用于制备高效催化剂。因此,开发先进的多孔材料对催化科学与技术的发展至关重要。与传统无机多孔材料相比,聚合物多孔材料除了具有比表面积高、孔体积大等优点以外,还拥有化学组成丰富,易于共价键接枝功能单元,孔结构与形貌可灵活设计等聚合物材料自身的独特优势,在催化领域表现出巨大潜能。一方面,聚合物多孔材料可以利用其孔结构作为基材负载具有催化活性的单元,提高其催化活性与稳定性。另一方面,部分聚合物多孔材料自身具有催化活性,如共轭微孔聚合物,可以通过掺杂或构筑特殊形貌来提升其催化性能。除此之外,聚合物多孔材料还是制备高效多孔碳催化剂的理想前驱体,这得益于聚合物材料丰富的组成,易于实现碳催化剂的原位掺杂。本人在攻读博士学位期间,以聚合物多孔材料为平台,通过设计结构与调控组成,灵活制备高活性聚合物基多孔催化剂,并进一步深入研究其构效关系,为设计先进多孔催化剂提供新思路。具体研究内容概括如下:1、以金属有机骨架(MOFs)为载体,利用辐射还原法高效负载金属纳米颗粒(MNPs)于其孔道内。该研究利用y射线辐解水生成的e-aq与H·将UiO-66-NH2吸附的Pd2+原位还原为Pd纳米颗粒(NPs)。尺寸选择性催化研究证明Pd NPs被原位负载于MOFs的孔道内。此外,与化学还原法(H2、NaBH4)制备的产物相比,辐射法制备的产物在催化苯乙烯加氢与硝基苯还原反应中表现出更高的活性与稳定性。这是由于辐射法穿透能力强、还原效率高,负载的Pd NPs拥有更小、更均一的粒径以及清洁的表面。我们进一步通过改变金属离子与MOFs的种类,成功制备得到 Au@UiO-66-NH2、Pt@UiO-66-NH2、Pt@MIL-101 等复合物,证明了辐射还原法的普适性。该研究为MOFs负载其它功能性金属单质、氧化物、氢氧化物、硫化物提供了新的思路。2、以石墨炔(GDY)为前驱体,利用强酸氧化与液相超声剥离,制备得到尺寸(～120 nm)均一的超薄(～1.7 nm)氧化石墨炔(GDYO)纳米片。GDYO纳米片的带隙约为1.64 eV,较GDY增大了0.18 eV。与GDY相比,GDYO纳米片的可见光催化水分解产氧速率提升约30倍。证明氧化与剥离成功调控了 GDY的能带结构,并提高其光催化活性。瞬态荧光寿命与光电流测试发现,GDYO纳米片表现出更长的激子寿命与更强的光电响应特性,这是由于二维纳米片结构能够有效抑制电子与空穴复合、增强光吸收,有利于提高其光催化活性。同时,GDYO纳米片表现出优异的光热转换性能以及单线态氧活性。该研究为通过官能团修饰调控有机半导体的能带结构,进而提升其光催化活性提供了借鉴。3、发展了一种一步煅烧完成前驱体碳化与模板刻蚀,高效制备N、S双掺杂中空碳球(NSHCS)的方法。该研究以聚苯乙烯(PS)纳米球为种子,通过氧化分散聚合毗咯(Py)与3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT),得到核壳结构的PS@PPy/PEDOT。经高温锻烧,PS内核裂解,PPy/PEDOT外壳碳化为N、S双掺杂的中空碳球,两个过程同时发生,PS裂解生成的气体分子在扩散过程中有利于碳外壳形成大量的介孔,从而成功制备得到具有高比表面积的NSHCS,其N、S掺杂量可以简单通过改变两种单体的比例而调节。作为不含金属的碳催化剂,NSHCS在室温催化芳硝基化合物选择性加氢反应中,表现出超高的活性和选择性。该工作为高效制备多级孔结构杂原子共掺杂碳催化剂及其在有机催化领域的应用研究提供了新的启发。